具有主轴的劣化状态的检查功能的机床的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种具有主轴的劣化状态的检查功能的机床。为了能够不分解机床地对装入机床的主轴的劣化状态进行检查，向主轴输出预定速度V0的指令，当主轴的旋转速度成为预定速度V0后切断主轴马达的动力并且启动计时器。主轴以惯性一边减速一边继续旋转。读取主轴速度为零时的由计时器计时的时间(T)。判别该计时的时间(T)是否在设定的下限阈值(1)和上限阈值(2)的范围内，在范围外时，认为主轴处于劣化状态而输出警报。在由计时器测定的时间(T)成为下限阈值(1)以下的情况下，主轴及其轴承劣化而摩擦阻力变大。另外，由计时器测定的时间T大于上限阈值(2)时，能够推测出轴承的润滑油的油保持力劣化，能够检测主轴的劣化状态。
【专利说明】
具有主轴的劣化状态的检查功能的机床
技术领域
[0001 ]本发明涉及具备检查机床所具有的主轴的劣化状态的功能的机床。
【背景技术】
[0002]机床的主轴具有寿命，若长期使用则会劣化，产生因加工精度的恶化、轴承的烧蚀等而出现旋转不良的情况。在产生这种不便产生的情况下，需要进行修理，但轴承的烧蚀等存在无征兆引起的情况。这种时候，为了维持工厂的生产，需要紧急修理。但是，在不能立刻入手更换部件的情况下，工厂的生产能力大幅下降。因此，如果能够检查主轴的劣化状态从而检测不便的征兆，则能够通过事先更换主轴来避免突发的工厂的减产。
[0003]作为进行轴承的性能评价的方法，在日本特开2009— 80092号公报中记载有，在测定对象的轴承支撑旋转体，使该旋转体旋转，在正在旋转的状态下，切断旋转转矩的传递，使该旋转体利用惯性而自行旋转，基于该自行旋转时的旋转体的旋转角速度和惯性力矩，来计算轴承的摩擦转矩，测定轴承的摩擦并评价轴承的性能的轴承摩擦测定方法以及轴承摩擦测定装置。
[0004]若要测定主轴的劣化状态，则不能应用前述的日本特开2009 — 80092号公报所记载的轴承摩擦测定方法以及轴承摩擦测定装置。日本特开2009 — 80092号所记载的轴承摩擦测定方法需要专门的轴承摩擦测定装置，不能对安装于设备的轴承进行检查。因此，不能不分解主轴头地对相对于机床能够使用的状态的主轴检测其劣化状态(主轴轴承的劣化状态)。
【发明内容】
[0005]因此本发明的目的在于提供具备能够检测装入机床的主轴的劣化状态的功能的机床。
[0006]本发明的机床，具备:保持对工件进行加工的工具的、由轴承能够旋转地支撑的主轴;驱动该主轴的马达；以及测定上述主轴或上述马达的旋转角度位置的编码器，在上述机床中，对该主轴的劣化状态进行检测。
[0007]本发明的机床设置有:根据上述编码器的输出来求出上述主轴或上述马达的旋转速度的速度计算单元;在以预定速度使上述主轴或上述马达旋转后，切断上述马达的动力而使上述主轴惯性旋转的单元;在切断上述马达的动力后，测定由上述速度计算单元求出的旋转速度到达设定目标速度为止的惯性旋转时间的计时单元；以由上述计时单元测定出的时间作为与阈值进行比较的值，并判别该值是否在预先设定的阈值内的判别单元；以及在由上述判别单元判别为在阈值外时输出警报的警报输出单元，机床自身具有主轴的劣化状态的检查功能。
[0008]本发明的机床还设置有加速度计算单元，该加速度计算单元用切断上述马达的动力时的上述预定速度与上述设定目标速度之差除以由上述计时单元计时的时间来求出加速度，上述判别单元构成为:选用由上述加速度计算单元所求出的加速度代替上述时间而作为与阈值进行比较的值，并判别该加速度是否在预先设定的阈值内。
[0009]本发明的机床还设置有根据求出的加速度和包含主轴的旋转体的惯性力矩来求出旋转阻力转矩的单元，上述判别单元构成为:选用求出的上述旋转阻力转矩代替上述加速度而作为与阈值进行比较的值，并判别该旋转阻力转矩是否在预先设定的阈值内。
[0010]本发明的机床具备:保持对工件进行加工的工具的、由轴承能够旋转地支撑的主轴;驱动该主轴的马达；以及测定上述主轴或上述马达的旋转角度位置的编码器，在上述机床中，具备:根据上述编码器的输出来求出上述主轴或上述马达的旋转速度的速度计算单元;在以预定速度使上述主轴或上述马达旋转后，切断上述马达的动力而使上述主轴惯性旋转的单元;在切断上述马达的动力后，对设定的预定时间进行计时的计时单元;在由上述计时单元对设定的预定时间进行计时时，检测由上述速度计算单元计算出的旋转速度的单元;基于切断上述马达的动力时的上述预定速度、在由计时单元对上述设定的预定时间进行计时时所检测出的旋转速度、以及上述设定的预定时间，来求出与阈值进行比较的值的单元;判别求出的与阈值进行比较的值是否在预先设定的阈值内的判别单元；以及在由上述判别单元判别为在阈值外时输出警报的警报输出单元，从而做成具有主轴的劣化状态的检查功能的机床。
[0011]另外，本发明的机床具备:保持对工件进行加工的工具的、由轴承能够旋转地支撑的主轴;驱动该主轴的马达；以及测定上述主轴或上述马达的旋转角度位置的编码器，在上述机床中，具备:根据上述编码器的输出来求出上述主轴或上述马达的旋转速度的速度计算单元;在以预定速度使上述主轴或上述马达旋转后，切断上述马达的动力而使上述主轴惯性旋转的单元;在上述主轴的惯性旋转时根据上述编码器的测定值来计算与阈值进行比较的值的比较值计算单元;判别由上述比较值计算单元计算出的值是否在预先设定的阈值内的判别单元；以及在由上述判别单元判别为在阈值外时输出警报的警报输出单元，从而做成具有主轴的劣化状态的检查功能的机床。
[0012]本发明的上述机床中与阈值进行比较的上述值是主轴减速时的加速度或旋转阻力转矩。
[0013]本发明的上述机床中，也可以构成为:将与针对主轴附近的多个温度的阈值进行比较的值作为基准数据预先存储，或预先存储根据该数据所求出的函数，并基于上述基准数据或上述函数来求出修正量，修正与阈值进行比较的上述值，或修正阈值。
[0014]本发明的上述机床中，也可以设置有如下的单元:将主轴的劣化状态的检查功能的可执行条件预先存储于存储单元，在收到主轴的劣化状态的检查指令时，判别是否满足已存储的可执行条件，并判别能否执行主轴的劣化状态的检查。再有，在本发明的上述机床中，设置存储主轴的动作履历的存储单元，上述可执行条件为上述存储单元所存储的动作履历是否满足预先确定的动作履历。在本发明的机床中，设置存储执行主轴的劣化状态的检查的时间日期的存储单元，上述可执行条件为距离存储单元所存储的上一次的检查时日的经过时间是否超过预先设定的阈值。在本发明的机床中，设置测定主轴马达的温度、主轴的轴承温度、主轴的轴承附近的温度中至少任一个温度的温度传感器，上述可执行条件为由该温度传感器检测出的温度在设定阈值范围内。另外，本发明的机床为具有工具更换装置的机床，并构成为:在工具更换时，在从主轴拆下工具到安装后续工具之前的期间，执行该主轴的劣化状态的检查功能。
[0015]本发明的机床具备:保持对工件进行加工的工具的、由轴承能够旋转地支撑的主轴;驱动该主轴的马达；以及测定上述主轴或上述马达的旋转角度位置的编码器，在上述机床中，具备:根据上述编码器的输出来求出上述主轴或上述马达的旋转速度的速度计算单元;在以预定速度使上述主轴或上述马达旋转后，切断上述马达的动力而使上述主轴惯性旋转的单元;基于在上述主轴的惯性旋转时在每个预定周期读取的上述编码器的输出来求出减速的加速度的加速度计算单元;存储在每个上述预定周期从上述编码器读取的旋转角度位置和在每个上述预定周期由上述加速度计算单元求出的加速度的位置加速度存储单元;判别预定阈值以上的加速度是否产生在每个同一旋转角度量的单元；以及在判别为预定阈值以上的加速度产生在每个同一旋转角度量时，输出例如因轴承的压痕等产生振动的警报的警报输出单元，具有主轴的劣化状态的检查功能。
【附图说明】
[0016]本发明的上述的以及其他的目的以及特征通过参照附图进行的以下的实施例的说明将变得明确。这些图中:
[0017]图1是实施本发明的一实施方式的主要部分方框图。
[0018]图2是表示图1所示的实施方式中主轴劣化检查处理的第一形态的算法的流程图。
[0019]图3是表示图1所示的实施方式中主轴劣化检查处理的第二形态的主要部分算法的流程图。
[0020]图4是表示图1所示的实施方式中主轴劣化检查处理的第三形态的主要部分算法的流程图。
[0021]图5是表示图1所示的实施方式中主轴劣化检查处理的第四形态的算法的流程图。
[0022]图6是表示图1所示的实施方式中主轴劣化检查处理的第五形态的主要部分算法的流程图。
[0023]图7是表示图1所示的实施方式中主轴劣化检查处理的第六形态的算法的流程图。
[0024]图8是表示主轴的轴承温度和主轴的旋转阻力转矩的关系的图。
[0025]图9是表示在主轴的惯性旋转状态下，旋转速度相对于表示轴承的压痕的旋转角度的变化的图。
[0026]图10是表示该实施方式中主轴劣化检查处理(压痕检测处理)的第七形态的主要部分算法的流程图。
【具体实施方式】
[0027]本发明是具备检查机床的主轴的劣化状态的功能的机床，与以往的机床的硬件结构没有任何变化。本发明应用于具有保持对工件进行加工的工具的主轴的机床。本发明在控制机床的数值控制装置等控制装置内，存储有用于实施主轴劣化状态的检查功能的软件，并通过利用该软件进行主轴劣化状态的检查处理，来检测主轴劣化状态。
[0028]图1是本发明的一实施方式的主要部分方框图。仅图示与本发明有关的部分的主要部分。符号I是控制机床的数值控制装置等的控制装置，符号2是主轴马达控制装置，符号3是主轴马达，符号4是由上述主轴马达3驱动的主轴，符号5是安装于主轴4或主轴马达3的检测主轴的旋转角度位置的编码器。由该编码器5检测的旋转角度位置反馈至主轴马达控制装置2以及控制装置I。
[0029]若从控制装置I将速度指令输出至主轴马达控制装置2，则该主轴马达控制装置2基于该指令速度和从编码器5反馈的旋转角度位置，以主轴4或马达成为被指令的速度的方式进行反馈控制。该主轴4或主轴马达3的反馈控制与以往相同。本发明的结构利用该主轴马达控制装置2的主轴或马达的反馈控制和从编码器5输出的主轴或马达的旋转角度位置信号，来检测主轴的劣化状态。
[0030]图2是表示存储于控制装置I内的存储器的主轴劣化状态检查处理的第一形态的软件的算法的流程图。若手动或从程序输入主轴劣化状态检测指令，则控制装置I的处理器开始图2所示的处理。
[0031]首先，将预先确定的预定速度VO(例如100转/分)的速度指令输出至主轴马达控制装置2(步骤al)，将从编码器5反馈的旋转角度位置信号在每个预定周期读取并求出旋转速度，判别是否为指令的速度VO(步骤a2)，等待直至主轴4或主轴马达3的旋转速度达到该指令速度VO，若主轴或马达成为该指令速度VO的状态，则在切断向主轴马达3的动力的同时使计时器启动(步骤a3、a4)。即使主轴马达3的动力被切断，主轴4也暂时地以惯性继续旋转(惯性运动)。若基于来自编码器5的反馈信号对主轴的旋转停止进行检测(步骤a5)，则读到此时的计时器的值T(步骤a6)。该读取的计时器的值T是指惯性运动时间(惯性旋转时间)，判断该惯性运动时间T是否在预先设定的阈值I和阈值2(阈值1<阈值2)的范围内(步骤a7)。若在阈值I和阈值2的范围内则认为主轴没有劣化，结束该主轴劣化状态的检查处理。
[0032]另一方面，若在阈值I和阈值2的范围外则认为主轴劣化而输出警报信号，在控制装置I的显示器等进行警报显示等(步骤a8)，结束该处理。在惯性运动时间(惯性旋转时间)较短且由计时器测定的时间T成为阈值I以下这样的情况下，能够推测出主轴4以及其轴承劣化而摩擦阻力变大。另外，由计时器测定的时间T比阈值2大时，能够推测为轴承的润滑油的油保持力劣化。
[0033]在上述的主轴劣化状态的检查处理中，求出主轴4或主轴马达3的旋转速度从指令速度VO变为零为止的时间、即惯性运动时间T，并利用该惯性运动时间T来对主轴劣化状态进行检测，但也可以不用得到主轴或马达的旋转速度成为零，而是求出到达预定目标速度为止的时间，并利用该时间来对主轴劣化状态进行检测。例如，也可以为，使步骤al中的向主轴4或主轴马达3的指令旋转速度VO为“100转/分”，在步骤a5中，判别主轴4或主轴马达3的旋转速度是否到达“60转/分”，并求出主轴4或主轴马达3的旋转速度从100转/分变为60转/分为止的惯性运动时间(惯性旋转时间)T，利用该时间T对主轴劣化状态进行检查。
[0034]再有，也可以分为数级，求出主轴或马达的旋转速度到达60转/分、30转/分、O转/分时计时器的值(惯性运动时间)(例如，Tl、T2、T3)，从而能够利用求出的多个时间Tl、T2、T3来详细地推测主轴的劣化状态。
[0035]在上述的第一形态的主轴劣化状态的检查处理中，利用惯性运动时间T来对主轴劣化状态进行检测，但也可以为，在主轴以惯性运动而旋转时，主轴旋转速度减速，利用该减速加速度，来对主轴劣化状态进行检测。
[0036]图3表示的是，表示利用减速加速度来检查主轴劣化状态的第二形态的处理的软件的算法的流程图的一部分，图2所示的第一形态的步骤a7、a8替换为图3所示的步骤bl?b3，且仅图示该改变的部分。即，图2的由虚线包围的部分替换为图3的流程图。在该第二形态中，在执行至图2的步骤a6后，用从惯性运动开始时的速度VO减去惯性运动结束时的速度O的速度变化量(VO — O = VO )，除以由计时器的值求出的惯性运动时间T，求出减速加速度α(步骤bl)。判别求出的加速度α是否在设定的下限阈值I和上限阈值2的范围内(步骤b2)，若在范围内，认为没有劣化而结束该处理，若在范围外，则输出警报(步骤b3)，结束该处理。
[0037]在该第二形态中，也可以不是求出到主轴或马达的旋转速度成为“O”为止的时间，而是求出到达确定的速度的时间，来求出加速度。例如，若惯性运动开始的速度(指令速度)为VO(步骤al中的指令速度)，且切断向主轴马达3的动力从而开始惯性运动开始后主轴或马达的速度到达Vl (步骤a5所检测的速度)为止的时间为Tl (步骤a6所读取的速度)，则加速度作为a = (V0—Vl )/Τ1而求出。以该求出的速度对主轴劣化状态进行检查。
[0038]另外，也可以分成多个速度区域来求出加速度。以惯性运动开始速度(指令速度)为￥0，求出开始惯性运动而主轴或马达的速度到达￥1、￥2、￥3为止的时间113233，从而求出各区域的加速度01 = (￥0 — ￥1)/11、€[2 = (￥0 — ￥2)八2、€[3=(￥0 — ￥3)八3，基于各区域的加速度，能够详细地推测主轴劣化状态。
[0039]图4表示的是，表示通过旋转阻力转矩来对主轴劣化状态进行检查的第三形态的处理的软件的算法的流程图的一部分，图2所示的第一形态的步骤a7、a8替换为图4所示的步骤Cl?c4，且仅图示该改变的部分。即，将图2的由虚线包围的部分替换为图4的流程图。在该第三形态下，在执行到图2的步骤a6为止后，将从惯性运动开始时的主轴或马达的速度VO减去惯性运动结束时的速度O的速度变化量(V0 — O = VO)除以由计时器的值求得的惯性运动时间T，求出减速加速度α(步骤Cl)。在求出的加速度α乘以预先设定的包含主轴的与主轴一同旋转的旋转体的惯性力矩I来求出旋转阻力转矩A(步骤c2)。判别求出的旋转阻力转矩A是否在预先设定的下限阈值I和上限阈值2的范围内(步骤c3)，若在范围内，则没有劣化而结束该处理，若在范围外，则输出警报(步骤c4)，结束该处理。
[0040]在该第三形态中，到求出加速度α为止，也与图3所示的第二形态相同，所以像第二形态一样地，求出加速度α的方法也可以为，采用利用主轴的惯性运动时的速度到达预定速度为止的惯性运动时间来求出的方法、分成多个速度区域并求出加速度的方法，在求出的各加速度分别乘以惯性力矩来求出旋转阻力转矩，基于该旋转阻力转矩对主轴劣化状态进行检查。
[0041]此外，在第二、第三形态中，使主轴惯性旋转(惯性运动旋转)后，求出到达确定的速度的时间，但也可以相反地，在使主轴惯性旋转(惯性运动旋转)后，求出经过预定时间后的速度(此外，选择速度没有变为零的预定时间)，将该求得的速度与惯性运动旋转开始时的速度之差除以预定时间求出加速度，进而求出旋转阻力转矩。
[0042]图5是表示在每个预定周期求出主轴的减速加速度来对主轴劣化状态进行检查的第四形态的处理的软件的算法的流程图。
[0043]就控制装置I的处理器而言，若手动或从程序输入主轴劣化状态检测指令，则开始图5所示的处理，将预先确定的预定速度VO的速度指令输出至主轴马达控制装置2(步骤dl)，根据从编码器5反馈的旋转角度位置信号来判别主轴或马达的旋转速度是否到达指令的速度VO(步骤d2)，等待直到主轴或马达的旋转速度到达该指令速度VO为止，若主轴或马达速度成为该指令速度VO的状态，则切断向主轴马达3的动力(步骤d3)。接下来，在每个预定周期，读取从编码器5输出的主轴或马达的旋转角度位置来求出旋转速度并存储于存储器(步骤d4)，且判别主轴或马达的旋转速度成为设定速度Vl以下(步骤d5)。若变为设定速度Vl (也包含Vl = O)以下，则返回步骤d4，以下，到主轴或马达的旋转速度成为设定速度Vl以下为止，在每个预定周期重复执行步骤d4、d5的处理。
[0044]若主轴或马达的旋转速度成为设定速度Vl以下，则进入步骤d6，利用存储于存储器的在每个各周期求出的各周期的旋转速度求出加速度(将本周期与上周期的旋转速度之差除以周期时间而求得)。接下来，检查是否为预先设定的下限阈值I以下的加速度(步骤d7)。在所有的加速度均比下限阈值I大的情况下，判别是否为上限阈值2以上的加速度(步骤d8)。若求出的所有的加速度均在下限阈值I和上限阈值2的范围内，则结束该主轴劣化状态检查处理。
[0045]另一方面，在求出的加速度中存在下限阈值I以下的值或存在上限阈值2以上的值时，输出警报(步骤d9)，并结束该处理。
[0046]此外，在该第四形态中，也可以在由步骤d7求出的加速度α乘以包含主轴的与主轴一同旋转的旋转体的惯性力矩I，来求出旋转阻力转矩，并判断该旋转阻力转矩是否在设定下限阈值以及上限阈值的范围内。
[0047]图6是表示与图5的第四形态一样地在每个预定周期求出主轴或马达的减速加速度对主轴劣化状态进行检查的第五形态的处理的软件的算法的流程图。
[0048]该第五形态利用求出的各周期的加速度的平均值来对主轴的劣化状态进行检查。该第五形态将图5所示的第四形态的步骤d7?d9的处理替换为图6所示的步骤el?e3，且仅图示该改变的部分。即，图5的由虚线包围的部分替换为图6的流程图。
[0049]在求出每个各周期的加速度(图5的步骤d6)后，控制装置I的处理器求出各加速度的平均值al(步骤el)。判别求出的加速度的平均值al是否在设定的下限阈值I和上限阈值2的范围内(步骤e2)，若在范围内，则认为没有劣化而结束该处理，若在范围外，则输出警报(步骤e3)，结束该处理。
[0050]一般若轴承温度变化，则润滑油的阻力改变从而旋转阻力变化，因此使用惯性旋转的加速度来对轴承的状态进行检查的情况下，优选常温下进行。但是，在工厂使用中的机床因设备的运行而轴承温度上升。另外若使设备停止至充分冷却，工厂的生产效率又会下降。
[0051]因此，将设备运行至热稳定后的、初始状态的轴承阻力作为该设备的固有信息存储，并通过将该和当前的值进行比较，即使不使设备长时间停止也能够进行检查。
[0052]另外，设置检测轴承或马达、壳体等主轴附近的温度的温度传感器，在检测到到达由该温度传感器设定的温度时，开始上述的各形态的主轴劣化状态检查处理，从而不受温度的影响地对主轴劣化进行检查。
[0053]再有，也可以考虑温度的影响，进行温度修正来进行主轴劣化状态检查处理，图7是表示进行该温度修正的主轴劣化状态检查处理的第六形态的软件的算法的流程图。
[0054]首先，事先测定主轴的轴承温度和主轴的旋转转矩的关系并登记至控制装置I的存储器。图8是表示该轴承温度和旋转阻力转矩的关系的测定结果的图。在图8中，符号10所表示的曲线是表示旋转阻力转矩相对于轴承温度的关系的轴承初始状态下的测定结果，是成为基准的旋转阻力温度曲线。另外，符号Tes是用于评价轴承劣化状态的评价基准温度。因此，在测定主轴的旋转阻力转矩时，该测定值A为图8所示的点，若以该测定时的温度为Tel，则求出轴承初始状态的旋转阻力温度曲线上的测定时的温度Tel与评价基准温度Tes下的旋转阻力转矩之差，测定值A的旋转阻力转矩在评价基准温度Tes下，仅变化该差量，并求出轴承劣化状态评价用推定值A’(若以测定时的温度Tel以及评价基准温度Tes下的轴承初始状态的旋转阻力温度曲线上的旋转阻力转矩值分别为P、q，则求出旋转阻力转矩的差P — q作为修正量I并求出轴承劣化状态评价用推定值A’=A—δ = Α —(P — q))，进而利用该轴承劣化状态评价用推定值A’是否在预先设定的下限阈值、上限阈值的范围内来判别主轴劣化状态。
[0055]将图8所示那样的相对于轴承初始状态的轴承温度的旋转阻力温度曲线数据收纳并登记于控制装置I的存储器。或，将近似相对于该轴承温度的旋转阻力温度曲线的近似函数预先设定。之后，若在任意的时间点，手动或从程序输入主轴劣化状态检测指令，则控制装置I的处理器开始图7所示的处理。
[0056]使主轴或马达以预先确定的预定速度VO旋转，在主轴或马达成为该指令速度VO的状态后，切断向主轴马达3的动力，在该切断后，测定到主轴的旋转停止为止的时间T时的处理与第一形态相同。即，图7的到步骤fl?f6为止的处理与图2的步骤al?a6的处理相同。在读取计时器的值而求出惯性运动时间T后(步骤f6)，读取由安装于轴承或马达、壳体等的温度传感器检测的温度Te(步骤f7)。从惯性运动开始时的主轴或马达的速度VO减去惯性运动结束时的速度O，将该速度变化量(VO — O = VO)除以惯性运动时间T，求出减速加速度α (步骤f8)0
[0057]在求出的加速度α乘以预先设定的包含主轴的与主轴一同旋转的旋转体的惯性力矩I来求出旋转阻力转矩A(步骤f 9)。
[0058]使用预先登记的针对轴承初始状态的轴承温度的旋转阻力温度曲线数据或其近似函数，根据检测温度Te下的轴承初始状态的旋转阻力转矩(图8中P点)和评价基准温度下的轴承初始状态的旋转阻力转矩(图8中q点)来求出修正量δ (步骤HO)，以该修正量δ对由步骤f9求出的旋转阻力转矩A进行修正，求出被修正的旋转阻力转矩A’( =A — δ)(步骤fll)。判别被修正的旋转阻力转矩Α’是否在设定的下限阈值I和上限阈值2的范围内(步骤Π2)，若在范围内，则认为没有劣化而解除该处理，若在范围外，则输出警报(步骤Π3)，结束该处理。
[0059]此外，在该第六形态中，相对于求出的旋转阻力转矩A进行温度修正，求出被修正的旋转阻力转矩A’( =A—δ)并与阈值比较，但也可以对阈值进行温度修正。即，如下述式子那样，对哪一方进行修正都实质相同。
[0060]阈值1<Α’ =Α—δ<阈值—阈值1+δ<Α<阈值+δ
[0061 ]在该第六形态中，对旋转阻力转矩进行温度修正并求出，从而对主轴劣化状态进行检查，但也可以相对于第一、第二、第四、第五形态所示的为了检查主轴劣化状态而使用的惯性运动时间T、减速加速度α，如该第六形态那样地进行温度修正，从而对主轴劣化状态进行检查。在该情况下，也可以代替图8所示的针对轴承初始状态的轴承温度的旋转阻力温度曲线，预先求出表示相对于轴承温度的惯性运动时间的轴承初始状态的惯性运动时间曲线、表示针对轴承温度的减速加速度特性的轴承初始状态的加速度曲线，将该数据或近似函数登记于控制装置I的存储器，基于该曲线数据或近似函数求出修正量，对惯性运动时间、加速度进行温度修正。
[0062]接下来，说明对因轴承的压痕等而产生的主轴旋转的微小振动成分进行检测从而对主轴劣化状态进行检测的第七形态。
[0063]图9是表示使主轴惯性运动旋转时因轴承的压痕而产生的主轴旋转速度的变化的图，速度相对于主轴旋转角度周期地变化，能够根据该周期的速度变化推测出在主轴的轴承存在压痕。
[0064]图10是表示检测因该轴承的压痕等而产生的主轴旋转的微小的振动来进行主轴劣化状态检查处理的第七形态的软件的算法的流程图的一部分。该第七形态中，在进行与图2所示的步骤al?a3的处理相同的处理后，执行图10所示的处理。
[0065]在以预定速度VO使主轴或马达驱动后，切断主轴马达的动力(步骤al?a3)，使主轴惯性运动旋转，到该主轴或马达的旋转速度达到设定速度Vl为止，在每个预定周期读取从编码器5输出的主轴旋转位置，求出旋转速度并存储旋转位置和速度(步骤gl、g2)，若主轴或马达的旋转速度达到设定速度VI，则根据存储于存储器的在各周期检测的旋转速度来求出加速度，将该加速度与旋转位置对应地求出并存储(步骤g3)。接下来，在求出的加速度中，判别是否有在设定的下限阈值、上限阈值的阈值范围外的加速度(步骤g4)，没有的话，结束该处理。
[0066]另一方面，若存在成为下限阈值、上限阈值的阈值范围外的加速度，则求出该加速度的旋转角度位置(步骤g5)。根据求出的旋转角度位置判别成为下限、上限的阈值范围外的加速度产生位置是否是周期性(步骤g6)。即，判别成为下限、上限的阈值范围外的加速度产生位置的位置差是否在预定范围内几乎相等，在判别为在预定范围内相对于主轴旋转角度周期性产生时，输出因轴承的压痕等而产生振动的警报(步骤g7)，若不是周期性的情况下，输出通常的警报(步骤g8 )，结束该处理。
[0067]此外，在上述的第七形态中，由处理器判别因轴承的压痕等而产生振动，但也可以代替进行步骤g4?g8的处理，而是执行到步骤al?a3以及步骤gl?g3为止，将与得到的主轴的旋转位置对应的加速度显示于控制装置I的显示器的显示画面，工作人员根据该显示画面来对因轴承的压痕而产生振动等主轴劣化状态进行检测。另外，如图9所示，不是加速度，即使是通过将相对于主轴旋转角度的速度显示于显示画面，工作人员也能够检测出因轴承的压痕而产生振动等的情况。
[0068]在上述的主轴劣化状态检查处理的各形态中，利用主轴的惯性旋转时的惯性运动时间、加速度、旋转阻力转矩的差异来判别主轴劣化状态，但主轴的惯性旋转的减速加速度因装配于主轴的工具而不同。因此，在执行该主轴劣化状态检查处理时，需要在将工具从主轴拆下的状态下实施，或在安装有特定的工具的状态下实施。
[0069]若从主轴拆下工具、装配特定的工具地执行主轴劣化状态检查处理，则只有对设备很了解的维修人员能够进行检查，进行充分的检查费时费力。
[0070]因此，在带工具更换装置的机床中，在工具更换的中途，若在拆下工具到装配新的工具之间，执行主轴劣化状态检查处理，即使不维修时也能够检查该主轴劣化状态。此外，通常工具更换中，由工具的夹紧机构按压主轴，因此主轴不能旋转。因此，需要移动曲柄机构，使主轴为能够旋转状态来执行主轴劣化状态检查处理。
[0071]上述的各主轴劣化状态检查处理可以由工作人员通过利用控制装置I指令主轴劣化状态检查处理来执行，或如上所述地在工具更换时执行，进而都可以通过在机床执行的加工的加工程序中编入主轴劣化状态检查处理指令程序，从而在每个加工循环中每次进行。
[0072]再有，也可以确定附加条件，将该条件存储于存储单元，仅当该条件与设备的状态一致时，执行编入加工程序中的主轴劣化状态检查处理指令。作为该附加设定的条件，假定为从上一次的主轴劣化状态检查经过预定时间(例如24小时)以上，或过去8小时没有设备的运行、满足主轴马达的温度和室温之差为:TC以上时等。
[0073]再有，也可以将进行主轴劣化状态检查处理的时间日期存储在控制装置I内，当作出了主轴劣化状态检查处理的指令时，将距离上一次实施的时间日期的经过时间和阈值进行比较，仅在经过阈值以上时允许主轴劣化状态检查处理。
[0074]另外，不仅由机床自动地进行主轴劣化状态检查，也可以由工作人员手动地进行。该方法为，手动操作控制装置I，使主轴以预定速度VO旋转后，切断主轴马达的动力并且开始时间的测定，求出使主轴以惯性旋转旋而转速度达到预定值Vl (也包含速度零)时的时间，根据该时间(惯性旋转时间、惯性运动时间)，或根据基于该时间、主轴的惯性运动开始速度、以及测定结束时的主轴速度而求出的加速度、旋转阻力转矩，来对主轴劣化状态进行检查。
[0075]另外，在一般的数值控制机床的主轴马达搭载有旋转位置传感器、温度监视功能，因此没有为了实施本发明而追加搭载传感器的必要，为了进一步提高测定结果的可靠性，也可以追加温度传感器等。另外，测定结果保存于控制装置的存储器，并将变化的经过显示于显示画面，从而维修人员能够更详细地分析劣化的经过。
[0076]以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述的实施方式的例子，能够通过添加适当的变更而由其他的形态实施。
【主权项】
1.一种具有主轴的劣化状态的检查功能的机床，具备:保持对工件进行加工的工具的、由轴承能够旋转地支撑的主轴；驱动该主轴的马达；以及测定上述主轴或上述马达的旋转角度位置的编码器， 上述具有主轴的劣化状态的检查功能的机床的特征在于，具备: 根据上述编码器的输出来求出上述主轴或上述马达的旋转速度的速度计算单元； 在以预定速度使上述主轴或上述马达旋转后，切断上述马达的动力而使上述主轴惯性旋转的单元； 在切断上述马达的动力后，测定由上述速度计算单元求出的旋转速度到达设定目标速度为止的惯性旋转时间的计时单元； 以由上述计时单元测定出的时间作为与阈值进行比较的值，并判别该值是否在预先设定的阈值内的判别单元;以及 在由上述判别单元判别为在阈值外时输出警报的警报输出单元。2.根据权利要求1所述的具有主轴的劣化状态的检查功能的机床，其特征在于， 设置加速度计算单元，该加速度计算单元用切断上述马达的动力时的上述预定速度与上述设定目标速度之差除以由上述计时单元计时的时间来求出加速度， 上述判别单元构成为，选用由上述加速度计算单元所求出的加速度代替上述时间而作为与阈值进行比较的值，并判别该加速度是否在预先设定的阈值内。3.根据权利要求2所述的具有主轴的劣化状态的检查功能的机床，其特征在于， 设置根据求出的加速度和包含主轴的旋转体的惯性力矩来求出旋转阻力转矩的单元，上述判别单元构成为，选用求出的上述旋转阻力转矩代替上述加速度而作为与阈值进行比较的值，并判别该旋转阻力转矩是否在预先设定的阈值内。4.一种具有主轴的劣化状态的检查功能的机床，具备:保持对工件进行加工的工具的、由轴承能够旋转地支撑的主轴；驱动该主轴的马达；以及测定上述主轴或上述马达的旋转角度位置的编码器， 上述具有主轴的劣化状态的检查功能的机床的特征在于，具备: 根据上述编码器的输出来求出上述主轴或上述马达的旋转速度的速度计算单元； 在以预定速度使上述主轴或上述马达旋转后，切断上述马达的动力而使上述主轴惯性旋转的单元； 在切断上述马达的动力后，对设定的预定时间进行计时的计时单元； 在由上述计时单元对设定的预定时间进行计时时，检测由上述速度计算单元计算出的旋转速度的单元； 基于切断上述马达的动力时的上述预定速度、在由计时单元对上述设定的预定时间进行计时时所检测出的旋转速度、以及上述设定的预定时间，来求出与阈值进行比较的值的单元； 判别求出的与阈值进行比较的值是否在预先设定的阈值内的判别单元；以及 在由上述判别单元判别为在阈值外时输出警报的警报输出单元。5.—种具有主轴的劣化状态的检查功能的机床，具备:保持对工件进行加工的工具的、由轴承能够旋转地支撑的主轴；驱动该主轴的马达；以及测定上述主轴或上述马达的旋转角度位置的编码器， 上述具有主轴的劣化状态的检查功能的机床的特征在于，具备: 根据上述编码器的输出来求出上述主轴或上述马达的旋转速度的速度计算单元； 在以预定速度使上述主轴或上述马达旋转后，切断上述马达的动力而使上述主轴惯性旋转的单元； 在上述主轴的惯性旋转时根据上述编码器的测定值来计算与阈值进行比较的值的比较值计算单元； 判别由上述比较值计算单元计算出的值是否在预先设定的阈值内的判别单元；以及 在由上述判别单元判别为在阈值外时输出警报的警报输出单元。6.根据权利要求4或权利要求5所述的具有主轴的劣化状态的检查功能的机床，其特征在于， 与阈值进行比较的上述值是主轴减速时的加速度或旋转阻力转矩。7.根据权利要求1至权利要求6中任一项所述的具有主轴的劣化状态的检查功能的机床，其特征在于， 构成为将与针对主轴附近的多个温度的阈值进行比较的值作为基准数据预先存储，或预先存储根据该数据所求出的函数，并基于上述基准数据或上述函数来求出修正量，修正与阈值进行比较的上述值或修正阈值。8.根据权利要求1至权利要求7中任一项所述的具有主轴的劣化状态的检查功能的机床，其特征在于， 设置有如下的单元:将主轴的劣化状态的检查功能的可执行条件预先存储于存储单元，在收到主轴的劣化状态的检查指令时，判别是否满足已存储的可执行条件，并判别能否执行主轴的劣化状态的检查。9.根据权利要求8所述的具有主轴的劣化状态的检查功能的机床，其特征在于， 设置存储主轴的动作履历的存储单元，上述可执行条件为上述存储单元所存储的动作履历是否满足预先确定的动作履历。10.根据权利要求8或权利要求9所述的具有主轴的劣化状态的检查功能的机床，其特征在于， 设置存储执行主轴的劣化状态的检查的时间日期的存储单元，上述可执行条件为距离存储单元所存储的上一次的检查时日的经过时间是否超过预先设定的阈值。11.根据权利要求8至权利要求10中任一项所述的具有主轴的劣化状态的检查功能的机床，其特征在于， 设置测定主轴马达的温度、主轴的轴承温度、主轴的轴承附近的温度中至少任一个温度的温度传感器，上述可执行条件为由该温度传感器检测出的温度在设定阈值范围内。12.根据权利要求1至权利要求11中任一项所述的具有主轴的劣化状态的检查功能的机床，其特征在于， 上述机床是具有工具更换装置的机床，构成为在工具更换时，在从主轴拆下工具到安装后续工具之前的期间，执行该主轴的劣化状态的检查功能。13.—种具有主轴的劣化状态的检查功能的机床，具备:保持对工件进行加工的工具的、由轴承能够旋转地支撑的主轴;驱动该主轴的马达；以及测定上述主轴或上述马达的旋转角度位置的编码器， 上述具有主轴的劣化状态的检查功能的机床的特征在于，具备: 根据上述编码器的输出来求出上述主轴或上述马达的旋转速度的速度计算单元； 在以预定速度使上述主轴或上述马达旋转后，切断上述马达的动力而使上述主轴惯性旋转的单元； 基于在上述主轴的惯性旋转时在每个预定周期读取的上述编码器的输出来求出减速的加速度的加速度计算单元； 存储在每个上述预定周期从上述编码器读取的旋转角度位置和在每个上述预定周期由上述加速度计算单元求出的加速度的位置加速度存储单元； 判别预定阈值以上的加速度是否产生在每个同一旋转角度量的单元；以及在判别为预定阈值以上的加速度产生在每个同一旋转角度量时输出警报的警报输出单元。
【文档编号】B23B19/02GK106041639SQ201610228548
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年4月13日 公开号201610228548.0, CN 106041639 A, CN 106041639A, CN 201610228548, CN-A-106041639, CN106041639 A, CN106041639A, CN201610228548, CN201610228548.0
【发明人】稻口雄三
【申请人】发那科株式会社